Quando as seguintes reações atingem o equilíbrio, a mistura no equilíbrio contém, principalmente, reagentes ou produtos?
2 \mathrm{SO}_{2(\mathrm{~g})}+\mathrm{O}_{2(\mathrm{~g})} \leftrightarrow 2 \mathrm{SO}_{3(\mathrm{~g})} ; \mathrm{Kp}=2,5 \times 10^{9}

Passo 1

O enunciado dá a reação e pede que decidamos se, no equilíbrio, a mistura contém principalmente reagentes ou produtos. Dados extraídos do enunciado:
  • Reação: 2\mathrm{SO}_{2(\mathrm{g})}+\mathrm{O}_{2(\mathrm{g})}\leftrightarrow2\mathrm{SO}_{3(\mathrm{g})}.
  • Constante de equilíbrio em pressões: K_p=2,5\times10^{9}.
    A pergunta é: quando o sistema alcança o equilíbrio, a mistura contém principalmente reagentes ( \mathrm{SO}_2 e \mathrm{O}_2) ou principalmente produtos ( \mathrm{SO}_3)?

Passo 2

O que é K_p e como escrevê-lo para esta reação.
  • K_p é a constante de equilíbrio expressa em termos de pressões parciais dos gases, calculada a uma temperatura fixa.
  • Para a reação dada, a expressão de K_p segue os coeficientes estequiométricos como expoentes:
K_p=\frac{\big(P_{\mathrm{SO}_3}\big)^{2}}{\big(P_{\mathrm{SO}_2}\big)^{2}\big(P_{\mathrm{O}_2}\big)},
onde P_{\mathrm{SO}_3}, P_{\mathrm{SO}_2} e P_{\mathrm{O}_2} são as pressões parciais desses gases no equilíbrio (todas na mesma unidade).

Passo 3

Como interpretar numericamente K_p.
  • Se K_p\gg1 (muito maior que 1), a razão entre produtos e reagentes no equilíbrio é grande, ou seja, a concentração (ou pressão parcial) dos produtos é muito maior: o equilíbrio favorece os produtos (desloca-se para a direita).
  • Se K_p\ll1 (muito menor que 1), o equilíbrio favorece os reagentes (desloca-se para a esquerda).
  • Se K_p\approx1, existe mistura apreciável de ambos no equilíbrio.
    Essa interpretação vem direto da forma da expressão de K_p: grande K_p implica numerador (produtos) grande em relação ao denominador (reagentes).

Passo 4

Aplicando ao valor numérico dado.
  • Aqui K_p=2,5\times10^{9}. Esse é um valor enorme (ordem de grandeza 10^{9}), muito, muito maior que 1.
  • Portanto, para satisfazer a igualdade
\frac{\big(P_{\mathrm{SO}_3}\big)^{2}}{\big(P_{\mathrm{SO}_2}\big)^{2}\big(P_{\mathrm{O}_2}\big)}=2,5\times10^{9},
é necessário que as pressões parciais de produto P_{\mathrm{SO}_3} sejam muito maiores (em relação às dos reagentes) no equilíbrio. Em termos práticos isso significa que a maior parte da matéria estará no lado direito da reação, como \mathrm{SO}_3.

Passo 5

Intuição adicional (sem contar números iniciais específicos).
  • Mesmo se começar com apenas reagentes e nenhuma \mathrm{SO}_3, a reação tenderá fortemente a avançar até consumir grande parte dos reagentes, porque o equilíbrio favorece fortemente a formação de \mathrm{SO}_3.
  • Em linguagem de prova: um K_p tão grande indica que a posição de equilíbrio está deslocada para a direita — “equilíbrio favorece produtos”.

Resposta

Principalmente produtos: a mistura no equilíbrio contém principalmente \mathrm{SO}_3.

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